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太陽Credit: NASA/SDO

美國國家大氣研究中心（NCAR）的科學(xué)家近期發(fā)現(xiàn)，太陽上存在一種大尺度的行星波。而之前，在地球的高層大氣中也發(fā)現(xiàn)了類似的行星波。

這次發(fā)現(xiàn)太陽上存在的一種行星波，在地球上也有它的孿生兄弟——我們也稱為羅貝波，是環(huán)繞地球高緯度的高空風(fēng)。行星波水平尺度與地球半徑尺度相當(dāng)，是一種大氣長波，波速與風(fēng)速相當(dāng)。

行星波這種大尺度波動(dòng)能將熱帶地區(qū)的暖空氣帶到北方，同時(shí)把北極地區(qū)的冷空氣送到南方。因此熱帶與北極之間的熱帶中緯度地區(qū)的氣候會(huì)受到行星波很大的影響。

而這種太陽上的行星波，可能與太陽黑子的成因、太陽活躍區(qū)、以及太陽耀斑噴發(fā)存在聯(lián)系。

論文的主要作者，美國國家大氣研究中心的科學(xué)家Scott McIntosh表示，這種在太陽上發(fā)現(xiàn)的磁化的羅貝波，使將來更準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)空間天氣成為可能。

這項(xiàng)研究發(fā)表在3月27日的《自然-天文》雜志，作者包括耶魯大學(xué)的William Cramer、德克薩斯理工大學(xué)的Manuel Pichardo Marcano和馬里蘭大學(xué)帕克分校的RobertLeamon。

這項(xiàng)研究由美國宇航局、美國國家科學(xué)基金會(huì)提供資助，后者也是美國國家大氣研究中心的資助者。

在地球上，羅貝波與大氣急流的路徑和輪流影響地區(qū)性天氣的高低壓系統(tǒng)都存在關(guān)系。

美國國家大氣研究中心高海拔天文觀測負(fù)責(zé)人McIntosh表示，類似羅貝波的這種行星波，是由旋轉(zhuǎn)的液體形成的。對(duì)地球來說，這種液體主要存在于大氣和海洋中。由于太陽也在自轉(zhuǎn)，占太陽主要質(zhì)量的等離子體，在某種程度上就是一個(gè)磁化的大洋。因此，太陽上也能形成類似羅貝波這樣的行星波，就不是什么奇怪的事情了。

但在以往，科學(xué)家缺少強(qiáng)大的工具來發(fā)現(xiàn)在太陽上的行星波。因?yàn)樵跉v史上，科學(xué)家只能從地球這個(gè)角度來觀測和研究太陽，但對(duì)于地球，我們卻能利用太空中的衛(wèi)星從無數(shù)個(gè)角度來觀測。

但在2011年到2014年，科學(xué)家終于有了一次史無前例的機(jī)會(huì)，對(duì)太陽大氣做一次“全身檢查”。在此期間，美國宇航局放置在太陽與地球之間的太陽動(dòng)力天文臺(tái)（SDO）、日地關(guān)系天文臺(tái)（STEREO）環(huán)繞太陽的兩個(gè)飛行器STEREO-A、STEREO-B，都對(duì)太陽進(jìn)行了觀測。這三顆衛(wèi)星的觀測，提供了一個(gè)360度全方位觀測太陽的機(jī)會(huì)，一直持續(xù)到2014年STEREO-B與地面控制臺(tái)失去聯(lián)系（幸運(yùn)的是，2016年8月，又成功找回）。McIntosh和合作者深入挖掘在此期間對(duì)太陽的全方位觀測數(shù)據(jù)，試圖尋找當(dāng)中是否存在大尺度行星波。

Dean Pesnell說，通過整合這三顆衛(wèi)星觀測的數(shù)據(jù)，我們看到了一個(gè)完整的太陽，這對(duì)像尋找行星波這樣的研究至關(guān)重要，因?yàn)榭茖W(xué)家希望得到太陽在同一時(shí)刻的所有測量結(jié)果。Dean Pesnell是美國宇航局戈達(dá)德航天中心太陽動(dòng)力天文臺(tái)項(xiàng)目組的科學(xué)家。他說，這些數(shù)據(jù)不僅是簡單的太陽觀測數(shù)據(jù)，我們可以借此了解太陽內(nèi)部，以及太陽磁場起源的地方。

研究團(tuán)隊(duì)利用搭載在這三顆衛(wèi)星上的儀器拍攝的圖片，識(shí)別并追蹤日冕。日冕這種小而明亮特征，分布在整個(gè)太陽表面，可以用于追蹤太陽深層大氣層的運(yùn)動(dòng)?？茖W(xué)家把這些數(shù)據(jù)整合起來，繪制成霍夫默勒?qǐng)D。霍夫默勒?qǐng)D是一種氣象學(xué)工具，用于突出顯示波在地球大氣中的作用。繪圖分析的結(jié)果，顯示帶狀的磁化活動(dòng)緩慢地?cái)U(kuò)散至整個(gè)太陽，看起來就與在地球上發(fā)現(xiàn)的羅貝波很類似。

這一發(fā)現(xiàn)能與許多太陽現(xiàn)象產(chǎn)生聯(lián)系，包括太陽黑子的形成、壽命等太陽磁場活動(dòng)或太陽活動(dòng)11年周期的成因。McIntosh表示，這種行星波可能與這些現(xiàn)象都有關(guān)，但我們需要用全方位視角去觀測。我們相信，人們已經(jīng)看到，這些類似羅貝波的行星波，在過去數(shù)十年中所產(chǎn)生的影響，但還不足以把他們聯(lián)系在一起，拼成一幅完整的理論畫卷。

如果能對(duì)這幅大的完整畫卷有更深入了解的話，科學(xué)家離成功預(yù)測太陽活動(dòng)就更近一步。

在太陽上發(fā)現(xiàn)類似羅貝波這樣的行星波，對(duì)太陽風(fēng)暴預(yù)報(bào)相當(dāng)重要。太陽風(fēng)暴是影響地球空間天氣的主要因素。美國國家科學(xué)基金會(huì)的大氣與地球空間科學(xué)部項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Ilia Roussev如是說。當(dāng)太空出現(xiàn)“壞天氣”時(shí)，衛(wèi)星的操作、通訊或?qū)Ш较到y(tǒng)，都會(huì)受到影響乃至完全被損壞?？臻g天氣還會(huì)對(duì)地球上的供電系統(tǒng)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，每年由空間天氣造成的損失估計(jì)超過100億美元。

為了提高預(yù)報(bào)能力，科學(xué)家必須首先對(duì)太陽上的行星波及其形成機(jī)制有更深入的認(rèn)識(shí)。我們也需要再次以360度全方位觀測太陽。

McIntosh認(rèn)為，將太陽的局部現(xiàn)象與全球現(xiàn)象聯(lián)系在一起，需要我們拓寬觀測的視野，例如，我們需要發(fā)射一系列環(huán)繞太陽的飛行器，監(jiān)測整個(gè)太陽磁場的變化。

原文鏈接：

https://www.sciencedaily.com/releases/2017/03/170327114408.htm